Onderzoekers van het onderzoekscentrum voor nanotechnologie Imec (België) hebben biosensoren gedemonstreerd op basis van nieuwe nanostructuurgeometrieën die de gevoeligheid verhogen en het mogelijk maken om extreem lage concentraties van specifieke ziektemarkers te detecteren. Dit maakt de weg vrij voor vroege diagnostiek van bijvoorbeeld kanker door het detecteren van lage dichtheden van kankermarkers in menselijke bloedmonsters.

Gefunctionaliseerde nanodeeltjes kunnen extreem lage concentraties van specifieke moleculen identificeren en meten. Ze maken de realisatie van diagnostische systemen met verhoogde gevoeligheid mogelijk, specificiteit en betrouwbaarheid resulterend in een betere en kostenefficiëntere zorg. En, een stap verder gaan, gefunctionaliseerde nanodeeltjes kunnen helpen bij de behandeling van ziekten, door de zieke cellen te vernietigen waaraan de nanodeeltjes binden.

Imec streeft naar de ontwikkeling van biosensorsystemen die gebruikmaken van een fenomeen dat bekend staat als gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie in nanostructuren van edelmetaal (bijv. goud en zilver). De biosensoren zijn gebaseerd op optische detectie van een verandering in de spectrale respons van de nanostructuren bij het binden van een ziektemarker. De detectiegevoeligheid kan worden verhoogd door de morfologie en grootte van de nanostructuren van edelmetaal te veranderen.

Het biosensorsysteem is goedkoop en gemakkelijk uit te breiden tot multiparameter biosensing. Imec presenteert vandaag gebroken symmetrie gouden nanostructuren die nanoringen combineren met nanodiscs. Door verschillende nanostructuren dicht bij elkaar te combineren, is gedetailleerde engineering van de plasmonresonantie van de nanostructuren mogelijk. Specifieker, imec streefde naar een optimalisatie van zowel de breedte van de resonantiepiek als de resonantieverschuiving bij binding van de ziektemarker. Met betrekking tot deze parameters, de nieuwe geometrieën presteren duidelijk beter dan de traditionele nanosferen. Daarom, ze zijn beter geschikt voor praktisch gebruik in gevoelige biosensorsystemen.

“Met ons bio-nano-onderzoek we willen een belangrijke rol spelen in het ontwikkelen van krachtige diagnostiek en therapie in de gezondheidszorg. We werken aan innovatieve instrumenten om het onderzoek naar ziekten te ondersteunen en we kijken naar draagbare technologieën die ziekten in een vroeg stadium kunnen diagnosticeren. We willen de farmaceutische en diagnostische industrie helpen met instrumenten om diagnostische tests en therapieën efficiënter te ontwikkelen;” zei prof. Liesbet Lagae, programmamanager HUMAN++ over biomoleculaire interfacing-technologie.

Sommige van deze resultaten werden bereikt in samenwerking met de Katholieke Universiteit Leuven (Leuven, België), Imperial College (Londen, VK) en Rice University (Houston, Texas).